橋梁檢測(cè)加固第四講

1、橋梁檢測(cè)加固第四講中國(guó)加固規(guī)范中國(guó)加固規(guī)范式中 Vb梁的剪力設(shè)計(jì)值； Vbrc未加固鋼筋混凝土梁的受剪承載力，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010的規(guī)定計(jì)算； Vbcf碳纖維片材承擔(dān)的剪力； cfv達(dá)到受剪承載能力極限狀態(tài)時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變； cfu碳纖維片材的極限拉應(yīng)變； 中國(guó)加固規(guī)范碳纖維片材受剪加固形式系數(shù)，對(duì)封閉粘貼取1.0，對(duì)U形粘貼取0.85，對(duì)側(cè)面粘貼取0.70； b梁受剪計(jì)算截面的剪跨比，對(duì)于集中荷載作用情況取a/ho，當(dāng)b大于3.0時(shí)，取3.0，當(dāng)b小于1.5時(shí)，取1.5，a為集中荷載作用點(diǎn)到支座邊緣的距離；對(duì)于均布荷載作用情況，取3.0； 中國(guó)加固規(guī)范ncf 碳

2、纖維片材的粘貼層數(shù)； hcf 側(cè)面粘貼碳纖維片材的高度； scf碳纖維片材條帶的凈間距； tcf單層碳纖維片材的厚度； cf 碳纖維片材條帶的寬度。 中國(guó)加固規(guī)范中國(guó)加固規(guī)范式中 V c柱的剪力設(shè)計(jì)值； Vcrc未加固鋼筋混凝土柱的受剪承載力，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010的規(guī)定計(jì)算； Vccf碳纖維片材承擔(dān)的剪力； n柱的軸壓比，取N/fcA,N為柱軸向壓力設(shè)計(jì)值，A為柱截面面積；中國(guó)加固規(guī)范式中c柱的剪跨比，對(duì)于框架柱取Hn/2ho，當(dāng)c大于3.0時(shí)取3.0，當(dāng)c小于1.0時(shí)取1.0，Hn為框架柱凈高度，ho為框架柱的截面有效高度。 中國(guó)加固規(guī)范基本原則碳纖維片材的纖維方

3、向宜與構(gòu)件軸向垂直； 應(yīng)優(yōu)先采用封閉粘貼形式，也可采用Ua）。對(duì)碳纖維板，可采用雙L形板形成U形粘貼； 當(dāng)碳纖維片材采用條帶布置時(shí)，其凈間距scf不應(yīng)大于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010規(guī)定的最大箍筋間距的0.7倍；中國(guó)加固規(guī)范基本原則4.U形粘貼和側(cè)面粘貼的粘貼高度hcf宜取構(gòu)件截面高度。對(duì)于U形粘貼形式，宜在上端粘貼縱向碳纖維片材壓條；對(duì)側(cè)面粘貼形式，宜在上、下端粘貼縱向碳纖維片材壓條（圖4.4.3b） 中國(guó)加固規(guī)范基本原則5.碳纖維片材的受剪載力是根據(jù)加固后構(gòu)件達(dá)到最大受剪承載力時(shí)碳纖維片材的應(yīng)變發(fā)揮程度確定的。公式（4.4.1-3）和公（4.4.2-3）是根據(jù)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)

4、結(jié)果分析，并參照美國(guó)ACI的有關(guān)設(shè)計(jì)指南給出的。對(duì)于鋼筋混凝土柱，受剪加固應(yīng)采取封閉式粘貼，此時(shí)， 取1，如不能封閉粘貼，不宜采用碳纖維片材加固。 中國(guó)加固規(guī)范基本原則6.本章受剪計(jì)算公式均是按碳纖維片材纖維方向與構(gòu)件軸向垂直的情況給出的。可采用其它粘貼方向，但相應(yīng)受剪計(jì)算公式應(yīng)有可靠依據(jù)。 U形粘貼和側(cè)面粘貼易產(chǎn)生剝離破壞，影響碳纖維片材加固作用的發(fā)揮，故應(yīng)優(yōu)先采用封閉粘貼形式。當(dāng)采用U形粘貼和側(cè)面粘貼時(shí)，宜按本條第4款的要求設(shè)置水平壓條，以增加粘貼面積，提高抗剝離承載力。試驗(yàn)表明，對(duì)于U形粘貼，當(dāng)采取可靠的機(jī)械錨固措施時(shí)，與封閉粘貼具有同樣效果。 美國(guó)加固規(guī)范完全包裹三邊“U形包裹”兩側(cè)包

5、裹美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范有效應(yīng)變 1.四邊完全包裹構(gòu)件2. U形包裹或多層粘貼（Khalifa 1998） 美國(guó)加固規(guī)范有效應(yīng)變 2. U形包裹或多層粘貼 美國(guó)加固規(guī)范基本原則 1.框架結(jié)構(gòu)中的梁柱在抵抗地震荷載時(shí)，在塑性鉸的預(yù)估位置或在應(yīng)力下降區(qū)和受彎屈服區(qū)，應(yīng)采用四周完全包裹方式進(jìn)行抗剪加固，加固所用FRP條帶的間距不大于d/4(凈跨)；2.有效應(yīng)變不應(yīng)大于0.004；3.采用FRP條帶進(jìn)行抗剪加固時(shí)應(yīng)對(duì)其間距對(duì)抗剪強(qiáng)度的貢獻(xiàn)值進(jìn)行試驗(yàn)研究，間距應(yīng)遵循ACI318中對(duì)抗剪鋼筋的限制； 美國(guó)加固規(guī)范基本原則 4.整體的抗剪加固效果應(yīng)取FRP抗剪貢獻(xiàn)與鋼筋抗剪貢獻(xiàn)之和

6、。整體的抗剪加固應(yīng)根據(jù)ACI318中針對(duì)鋼筋單獨(dú)給出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行限制。 美國(guó)加固規(guī)范實(shí)例3：室內(nèi)T形截面梁的抗剪加固鋼筋混凝土T形截面梁(fc = 3000 psi)，位于一座辦公樓內(nèi)，要求增加其活荷載。對(duì)當(dāng)前梁的分析表明，其抗彎強(qiáng)度可滿足增加荷載的要求，但它的抗剪強(qiáng)度不能滿足新的荷載要求。分析結(jié)果為，此梁中混凝土的抗剪能力為Vc = 36.4 kips，抗剪箍筋的抗剪能力為Vs = 19.6 kips。因此，當(dāng)前梁的設(shè)計(jì)抗剪能力為fVn,existing = 0.85(36.4 kips + 19.6 kips) = 47.6 kips。 但是在距支座距離為d的位置，梁的設(shè)計(jì)極限抗剪強(qiáng)度為（包

7、括新荷載）Vu = 60 kips。 圖E2.1給出了沿梁的長(zhǎng)度方向需要抗剪加固的區(qū)域圖。 美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范實(shí)例4：室外柱的抗剪加固一根截面尺寸為24“24 的方柱，需要增加60-kips 的抗剪能力(DVu = 60-kips)。這根柱位于一座露天停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，承受溫度和氣候的變化。柱的一種抗剪加固方法就是采用FRP加固。選用E玻璃/環(huán)氧完全包裹來(lái)修復(fù)這根柱。由供應(yīng)商提供的FRP體系的性能如表E3.1所示。完全包裹方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算步驟如下。 美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范美國(guó)加固規(guī)范鋼筋混凝土柱加固研究狀況1.FRP約束混凝土柱鋼筋混凝土柱加固研究狀況Mander（19

8、88）、Saadatmanesh(1994)Mirmiran(1997)鋼筋混凝土柱加固研究狀況Myiauchi(1997)Knon(1998)鋼筋混凝土柱加固研究狀況Saaman(1998)Toutanji、Saafi、Karbhari(1999)鋼筋混凝土柱加固研究狀況Lam and Teng(2001)鋼筋混凝土柱加固研究狀況2.偏心受壓3.抗震加固Ahmad（1982）進(jìn)行了3個(gè)圓形截面受彎和4個(gè)受剪低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究。Mander（1988）進(jìn)行了20個(gè)純彎和壓彎構(gòu)件的反復(fù)荷載試驗(yàn)。Musukawa（1997）進(jìn)行了不同種類(lèi)纖維加固的試驗(yàn)研究。鋼筋混凝土柱加固研究狀況3.抗震加固S

9、aadatmanesh（1996）、Frangou（1995）、進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究。Saiidi（2000）在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究。鋼筋混凝土柱加固研究狀況3.抗震加固范立礎(chǔ)等（2000）制作了2個(gè)不同高度的管約束鋼筋混凝土模型柱,并制作了相應(yīng)無(wú)約束的鋼筋混凝土對(duì)比柱。其中,約束混凝土柱中的管采用玻璃纖維預(yù)制。試驗(yàn)時(shí)對(duì)構(gòu)件施加低周往復(fù)荷載,試驗(yàn)結(jié)果表明:約束鋼筋混凝土柱與同等條件下的普通鋼筋混凝土柱相比,可以在不提高抗彎剛度的同時(shí),大大提高柱的延性,使位移延性系數(shù)達(dá)到8以上,構(gòu)件表現(xiàn)為彎曲延性破壞。鋼筋混凝土柱加固張柯等（2000）采用試驗(yàn)方法研究了碳纖維布加固對(duì)鋼筋混凝土柱延性性能

10、的改善,試驗(yàn)的主要研究參數(shù)為碳纖維加固量。試驗(yàn)構(gòu)件為7個(gè),其中包括一個(gè)未加固的對(duì)比試件。通過(guò)對(duì)試件施加低周往復(fù)荷載,結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用碳纖維加固混凝土柱,可以防止斜裂縫出現(xiàn)或限制斜裂縫開(kāi)展,并顯著提高柱的受剪承載力,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎的抗震要求。同時(shí),隨著碳纖維加固量的增加,試件由延性較差的壓剪脆性破壞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠有暂^好的正截面壓彎破壞。當(dāng)強(qiáng)剪弱彎系數(shù)大于1.0時(shí),碳纖維的主要作用表現(xiàn)為約束內(nèi)部混凝土,從而提高構(gòu)件的變形能力,此時(shí)碳纖維的強(qiáng)度可充分發(fā)揮,直至拉斷。鋼筋混凝土柱加固鋼筋混凝土柱加固式中 b、h柱的截面寬度、高度； v總折算體積配箍率； sv按箍筋范圍內(nèi)核心截面計(jì)算的體積配箍率； 碳纖維片材的

11、有效約束系數(shù)，取0.45；軸壓比大于0.5且加固時(shí)未卸載時(shí)取0.36； fcf碳纖維片材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f cfk /1.1； fyv箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 鋼筋混凝土柱加固1.碳纖維片材在箍筋加密區(qū)宜連續(xù)布置。碳纖維片材兩端應(yīng)搭接或采取可靠連接措施形成封閉箍。碳纖維片材條帶的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于150mm，各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)。2.公式(4.5.1)的總折算體積配箍率是根據(jù)我國(guó)試驗(yàn)結(jié)果分析給出的。采用碳纖維片材纏繞加固混凝土柱可以約束混凝土的變形，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，降低軸壓比，但這方面的研究目前還不充分，當(dāng)有可靠依據(jù)時(shí)，方可考慮其作用。 鋼筋混凝土柱加固3. 柱的抗震加固必須采用

12、封閉式粘貼并有可靠連接，搭接長(zhǎng)度比受彎加固、受剪加固時(shí)的搭接長(zhǎng)度要大一些，以保證加固效果。 鋼筋混凝土柱加固3. 柱的抗震加固必須采用封閉式粘貼并有可靠連接，搭接長(zhǎng)度比受彎加固、受剪加固時(shí)的搭接長(zhǎng)度要大一些，以保證加固效果。 鋼筋混凝土柱加固對(duì)于鋼筋混凝土柱配有螺旋箍筋 對(duì)于鋼筋混凝土柱配普通箍筋 yf = 0.95 鋼筋混凝土柱加固鋼筋混凝土柱加固f的取值1.圓形截面柱ka 1.02. 非圓形截面規(guī)范建議不將FRP用于非矩形截面的加固中。鋼筋混凝土柱加固延性1.圓形截面2.非圓形截面鋼筋混凝土柱加固延性2.非圓形截面規(guī)定矩形截面B/H值超過(guò)1.5或B、H值超過(guò)900mm不易用FRP加固。不中斷交通狀況下加固鋼筋混凝土梁試驗(yàn)研究1.碳纖維布應(yīng)變、鋼筋應(yīng)變、混凝土應(yīng)變 不中斷交通狀況下加固鋼筋混凝土梁試驗(yàn)研究1.碳纖維布應(yīng)變、鋼筋應(yīng)變、混凝土應(yīng)變 不中斷交通狀況下加固鋼筋混凝土梁試驗(yàn)研究2.靜荷載位移曲線和破壞形態(tài) 不中斷交通狀況下加固鋼筋混凝土梁試驗(yàn)研究3.靜載作用下加固梁的鋼